A vasgyártásA vasgyártás

8.osztály8.osztály

Mióta ismeri az ember a vasat?Mióta ismeri az ember a vasat?

A legáltalánosabb ősi felfogás szerint a vas égi A legáltalánosabb ősi felfogás szerint a vas égi eredetű; az ég ajándékozta az emberiségnek. A vas eredetű; az ég ajándékozta az emberiségnek. A vas iránti tisztelet visszanyúlik a meteorvasakkal való iránti tisztelet visszanyúlik a meteorvasakkal való első találkozásokig, tehát több ezer éves. első találkozásokig, tehát több ezer éves.

Bizonyos tehát, hogy Bizonyos tehát, hogy az ember és a vas legalább az ember és a vas legalább 3000-4000 évvel Kr.e. már találkozott. 3000-4000 évvel Kr.e. már találkozott.

A vas terjedésében döntő volt, hogy a vasérc Földünk A vas terjedésében döntő volt, hogy a vasérc Földünk minden táján megtalálható. A vas a legelterjedtebb minden táján megtalálható. A vas a legelterjedtebb nehézfém; a szilárd földkéreg 4,7%-át alkotja. nehézfém; a szilárd földkéreg 4,7%-át alkotja.

Mióta használja az ember a vasat?Mióta használja az ember a vasat? Az is bizonyos, hogy az ember hamarosan megszerette a Az is bizonyos, hogy az ember hamarosan megszerette a

vasat, és képes volt a "földből" is kinyerni és vasat, és képes volt a "földből" is kinyerni és sokféleképpen hasznosítani.sokféleképpen hasznosítani.

A kultúrtörténet azonban a vaskorszak kezdetét csak A kultúrtörténet azonban a vaskorszak kezdetét csak Kr.e. 1200 tájátólKr.e. 1200 tájától számítja. Ekkortájt vált a vas számítja. Ekkortájt vált a vas felhasználása általánossá.felhasználása általánossá.

Kr.e. 3000 körüli egyiptomi sírokban is találtak 7,5% Ni-Kr.e. 3000 körüli egyiptomi sírokban is találtak 7,5% Ni-tartalmú meteorvasból melegen kovácsolt tartalmú meteorvasból melegen kovácsolt vasgyöngyöket.vasgyöngyöket.

Cheops-piramis kövei közül viszont olyan vaskés került Cheops-piramis kövei közül viszont olyan vaskés került elő, amelyik nikkelmentes, tehát nem valószínű, hogy elő, amelyik nikkelmentes, tehát nem valószínű, hogy meteorvas. meteorvas.

A vaskohászat kezdetei A vaskohászat kezdetei (vasbucagyártás)(vasbucagyártás)

Ősi időkben a vasércekből Ősi időkben a vasércekből gödrökben, domboldalba vájt, gödrökben, domboldalba vájt, agyaggal tapasztott üregekben -- agyaggal tapasztott üregekben -- bucakemencékben bucakemencékben -- faszéntűzben, -- faszéntűzben, a faszén szén-tartalmával redukáltak a faszén szén-tartalmával redukáltak vaskristályokból és salakszemcsékből vaskristályokból és salakszemcsékből összeállt masszát, ún. nyers összeállt masszát, ún. nyers bucavasat. bucavasat.

A honfoglaló magyarság A honfoglaló magyarság vaskohászati ismereteirőlvaskohászati ismereteiről

Római források szerint amikor a rómaiak Római források szerint amikor a rómaiak Pannónia népeivel közelebbről Pannónia népeivel közelebbről megismerkedtek, itt már fejlett vasipar megismerkedtek, itt már fejlett vasipar volt, fejlett bucakohászat folyt. volt, fejlett bucakohászat folyt.

Honfoglaló őseink az ural-altáji népek Honfoglaló őseink az ural-altáji népek magasfokú vaskohászati tudását magukkal magasfokú vaskohászati tudását magukkal hozták a Kárpát-medencébe, ahol hozták a Kárpát-medencébe, ahol ugyancsak fejlett vaskohászatot találtak.ugyancsak fejlett vaskohászatot találtak.

A vasgyártás fejlődéseA vasgyártás fejlődése A bucagödrök és a bucakemencék több mint ötezer éven át A bucagödrök és a bucakemencék több mint ötezer éven át

szolgáltatták a földkerekség csaknem minden táján a szolgáltatták a földkerekség csaknem minden táján a kovácsolható vasat, kovácsolható vasat,

A fújtatóteljesítmény fokozása, a kemencék magasítása és A fújtatóteljesítmény fokozása, a kemencék magasítása és a hőkihasználás javulása következményeképp nőtt a a hőkihasználás javulása következményeképp nőtt a kemencében uralkodó hőmérséklet, kemencében uralkodó hőmérséklet,

minek folytán a vaskristályokban több C oldódott, és a vas minek folytán a vaskristályokban több C oldódott, és a vas megolvadt.megolvadt.

Hígfolyós és csapolható lett. Neve: nyersvas. Hígfolyós és csapolható lett. Neve: nyersvas. Tőle salakolvadék alakjában különültek el az érc nem Tőle salakolvadék alakjában különültek el az érc nem

redukálódott kísérőásványai.redukálódott kísérőásványai. A bucakemencéből vasolvasztó lett.A bucakemencéből vasolvasztó lett. Európában ez a fordulat a 14. század elejére tehető. Európában ez a fordulat a 14. század elejére tehető.

A vasgyártás napjainkbanA vasgyártás napjainkban

Alapanyagok: vasércAlapanyagok: vasérc salakképző (mészkő)salakképző (mészkő) koksz (szén)koksz (szén) forró levegő (oxigén)forró levegő (oxigén) Helyszín: vaskohóHelyszín: vaskohó Termékek: nyersvasTermékek: nyersvas salaksalak torokgáztorokgázVideó: vasgyártásVideó: vasgyártás

Nevezd meg a vaskohó részeit!Nevezd meg a vaskohó részeit! TorokTorok: a nagyolvasztóprofil : a nagyolvasztóprofil

legmagasabban elhelyezkedő legmagasabban elhelyezkedő eleme, itt adagolják be a eleme, itt adagolják be a vasérc, a koksz és a vasérc, a koksz és a salakképző anyagok salakképző anyagok meghatározott arányú meghatározott arányú keverékét, és itt távozik el a keverékét, és itt távozik el a torokgáz. torokgáz.

AknaAkna: a nagyolvasztó : a nagyolvasztó csonkakúp alakú része, a csonkakúp alakú része, a kemence legnagyobb eleme. kemence legnagyobb eleme. Itt játszódnak le a kémiai Itt játszódnak le a kémiai reakciók.reakciók.

SzénpohaSzénpoha: viszonylag rövid : viszonylag rövid hengeres rész, itt játszódnak hengeres rész, itt játszódnak le a salakképződési le a salakképződési folyamatok. folyamatok.

NyugvóNyugvó: itt már gyakorlatilag : itt már gyakorlatilag csak folyékony csak folyékony halmazállapotú fázisok halmazállapotú fázisok vannak (kivéve a kokszot). vannak (kivéve a kokszot).

FúvósíkFúvósík: a medence felső : a medence felső részén van. Itt helyezik el részén van. Itt helyezik el körben a levegő befújására körben a levegő befújására alkalmas fúvókákat. Ez az a alkalmas fúvókákat. Ez az a hely, ahol a koksz oxidációja hely, ahol a koksz oxidációja (elégése) megtörténik, hő (elégése) megtörténik, hő fejlődik és redukálógáz fejlődik és redukálógáz képződik. képződik.

MedenceMedence: a nagyolvasztó : a nagyolvasztó gyűjtő eleme. Itt gyűlik össze gyűjtő eleme. Itt gyűlik össze a folyékony nyersvas és salak.a folyékony nyersvas és salak.

Milyen kémiai folyamatok zajlanak Milyen kémiai folyamatok zajlanak a kohóban?a kohóban?

A szén égése:A szén égése:

C + OC + O22 = C O = C O22 Az izzó szén redukálja a vasércet, és a szén-Az izzó szén redukálja a vasércet, és a szén-

dioxidot:dioxidot:

3C + Fe3C + Fe22OO33 = 2 Fe + 3CO = 2 Fe + 3CO

C + COC + CO22 = 2CO = 2CO A szén-monoxid redukálja a vasércet:A szén-monoxid redukálja a vasércet:

FeFe22OO3 3 +3CO = 2 Fe +3CO+3CO = 2 Fe +3CO22

AcélgyártásAcélgyártás

A A Siemens-Martin-eljárástSiemens-Martin-eljárást az Émile Martin az Émile Martin és Pierre Martin testvérpár és Pierre Martin testvérpár szabadalmaztatta 1864-ben. Az eljárás szabadalmaztatta 1864-ben. Az eljárás nevében a Siemens nevet a Siemens nevében a Siemens nevet a Siemens testvérek által szabadalmaztatott, és itt testvérek által szabadalmaztatott, és itt felhasznált váltakozó lángjárású felhasznált váltakozó lángjárású regeneratív tüzelési rendszer magyarázza. regeneratív tüzelési rendszer magyarázza.

A módszer lehetővé teszi folyékony A módszer lehetővé teszi folyékony nyersvas és ócskavas felhasználását is. nyersvas és ócskavas felhasználását is.

A gyártási folyamat két lépcsőből áll: A gyártási folyamat két lépcsőből áll: oxidáló és egy redukáló szakaszból. oxidáló és egy redukáló szakaszból.

A konverteres acélgyártási A konverteres acélgyártási módszerek közül mára az módszerek közül mára az oxigénbefúvásos módszer maradt oxigénbefúvásos módszer maradt meg. Ennek az eljárásnak első meg. Ennek az eljárásnak első képviselője az LD-konverter volt,képviselője az LD-konverter volt,

Az LD-eljárás az ausztriai Az LD-eljárás az ausztriai LinzLinz--Donawitz – az eljárás kidolgozásának Donawitz – az eljárás kidolgozásának helyének – kezdőbetűit takarja. helyének – kezdőbetűit takarja.

Az acél megmunkálásaAz acél megmunkálása

Az Az acélacél a vas legfontosabb ötvözete, fő a vas legfontosabb ötvözete, fő ötvözője a szén, amiből legfeljebb 2,11 ötvözője a szén, amiből legfeljebb 2,11 tömegszázalékot tartalmaz. tömegszázalékot tartalmaz.

Ötvözőként sok más elem is használatos. A Ötvözőként sok más elem is használatos. A szén és más elemek növelik az acél szén és más elemek növelik az acél szilárdságát, egyben csökkentik szilárdságát, egyben csökkentik képlékenységét. Különböző fajta és képlékenységét. Különböző fajta és mennyiségű ötvözőkkel az acél olyan mennyiségű ötvözőkkel az acél olyan tulajdonságait lehet megváltoztatni, mint a tulajdonságait lehet megváltoztatni, mint a keménységkeménység, , rugalmasságrugalmasság, hajlékonyság, , hajlékonyság, szilárdság, hőállóság, savállóság, szilárdság, hőállóság, savállóság, korróziómentesség. korróziómentesség.

A hőkezelésA hőkezelés

A hőkezelés célja a fémek, ötvözetek A hőkezelés célja a fémek, ötvözetek bizonyos alaptulajdonságainak, többnyire bizonyos alaptulajdonságainak, többnyire mechanikai tulajdonságainak módosítása mechanikai tulajdonságainak módosítása (keménység, szívósság stb.). A hőkezelés (keménység, szívósság stb.). A hőkezelés alapformulája szerint a fémet felmelegítik alapformulája szerint a fémet felmelegítik adott hőmérsékletre, ott hőntartják, majd adott hőmérsékletre, ott hőntartják, majd meghatározott sebességgel lehűtik. meghatározott sebességgel lehűtik. Hőkezelés során a fém mindig szilárd Hőkezelés során a fém mindig szilárd halmazállapotú, az eljárás során halmazállapotú, az eljárás során összetétele nem változik meg, összetétele nem változik meg,

Az edzésAz edzésAz edzés célja az acél Az edzés célja az acél keménységének keménységének

fokozásafokozása. Edzéskor az acélt közel 1000 . Edzéskor az acélt közel 1000 ooC-C-ra hevítik, majd hirtelen lehűtik. ra hevítik, majd hirtelen lehűtik.

oC

t

a)a)hevítéshevítésb)b)hőntartáshőntartásc)c) hűtéshűtés

500

1000

a.) b.) c.)a.) b.) c.)

A megeresztésA megeresztésA megeresztés célja az edzéskor elvesztett A megeresztés célja az edzéskor elvesztett

szívósság helyreállításaszívósság helyreállítása. .

oC

t

a)a)hevítéshevítésb)b)hőntartáshőntartásc)c) hűtéshűtés

500

1000

a.) b.) c.)a.) b.) c.)

A nemesítésA nemesítés

A szerkezeti acélokon A szerkezeti acélokon alkalmazott edzést és alkalmazott edzést és megeresztést együtt megeresztést együtt nemesítésneknemesítésnek nevezzük. nevezzük.

A nemesítés célja tehát az A nemesítés célja tehát az eredeti állapotnál eredeti állapotnál nagyobb nagyobb szilárdság és keménység szilárdság és keménység kialakítása jó szívóssági értékek kialakítása jó szívóssági értékek mellettmellett..

Az acélok ötvözéseAz acélok ötvözése

Az ötvözőanyagok helyes megválasz-Az ötvözőanyagok helyes megválasz-tásával az acélok tulajdonságai a tásával az acélok tulajdonságai a legkülönbözőbb irányokban legkülönbözőbb irányokban fejleszthetők. fejleszthetők.

Az acélok ötvözéséhez Az acélok ötvözéséhez leggyakrabban szilíciumot (Si), leggyakrabban szilíciumot (Si), mangánt (Mn), krómot (Cr), nikkelt mangánt (Mn), krómot (Cr), nikkelt (Ni), molibdént (Mo), vanádiumot (V) (Ni), molibdént (Mo), vanádiumot (V) és wolframot (W) használnak.és wolframot (W) használnak.

Az ötvözőelemek hatásaAz ötvözőelemek hatása

TulajdonságTulajdonságÖtvözőelemÖtvözőelem

SiSi MnMn CrCr NiNi MoMo WW

KeménységKeménység ++ ++++ ++++ ++++ ++ ++

SzilárdságSzilárdság ++ ++ ++++ ++ ++ ++

RugalmasságRugalmasság ++++++

00 ++ 00 00 00

MelegszilárdsáMelegszilárdságg

++ 00 ++++++++

++++++

++++++

KopásállóságKopásállóság ++ ++ ++ ++ ++ ++

RozsdaállóságRozsdaállóság ++ 00++++++

++++ 00 ++

– – csökkenő hatásúcsökkenő hatású + növelő hatású + növelő hatású 0 hatástalan0 hatástalan